thiết kế bộ nguồn một chiều dùng nạp acquy

Bởi ăcquy là nguồn cấp điện một chiều cho các thiết bị điện trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày,cung cấp nguồn điện một chiều cho các nơi chưa có nguồn điện lưới như chiế

Lời nói đầu

Đất nước ta đang bước trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất nước Trên con đường đổi mới do Đảng và Nhà nước lãnh đạo, đất nước ta đã đạt được những thành tựu quan trọng trên mọi lĩnh vực Nước ta là một nước đang phát triển và đang dần tiếp cận với khoa học kỹ thuật hiện đại Nhiều khu công nghiệp hiện đại, khu chế xuất, các nhà máy, công ty sản xuất ra đời phục vụ cho nhu cầu của con người Đi cùng sự phát triển đó là những ngành điện, điện tử , kỹ thuật số… giúp cho ngành công nghiệp nước ta hiện đại hoá với việc tiếp cận và sử dụng đồng loạt các thiết bị tự động.

Nếu như trong thời kỳ đầu đổi mới, chúng ta cơ khí hoá cho các nhà máy, xí

nghiệp nhằm giảm nhẹ sức lao động chân tay của con người thì ngày nay tự động hoá không những giải phóng sức lao động chân tay mà còn giảm nhẹ đi một phần sức lao động trí óc của con người Chính điều này làm cho tự động hoá trở thành đặc trưng của nền sản xuất công nghiệp hiện đại.

Trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngành tự động hoá đã

có những bước phát triển nhảy vọt Tự động hoá được áp dụng cho từng máy, rồi đến cả dây truyền công nghệ của nhà máy và tiến tới tự động hoá cả một ngành sản xuất Ngành tự động hóa dang tự khẳng định mình trong vai trò nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, sử dụng hợp lý và tiết kiệm nguyên nhiên liệu một cách tối đa… từ đó

có thể giảm chi phí sản xuất, giảm vốn đầu tư, trên cơ sở đó nâng cao được sức cạnh tranh cho sản phẩm làm ra khi áp dụng tự động hoá trong sản xuất

Để đáp ứng nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng, hầu hết các nhà máy lớn đều áp dụng mô hình tự động hoá như nhà máy xi măng, nhà máy thuỷ điện, nhà máy giấy, nhà máy bánh kẹo, nhà máy dệt…

Ngày nay trong công nghiệp , các mạch điều khiển người ta thường dùng kỹ thuật số với các chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt và dễ dàng thay đổi được cấu trúc tham số hoặc các luật điều khiển Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh và có độ chính xác cao cho hệ thống Như vậy nó làm chuẩn hoá các hệ thống truyền động điện và các bộ điều khiển tự động hiện đại và có những đặc tính làm việc khác nhau.

Trong ứng dụng đó thì việc áp dụng vào mạch nạp ăcquy tự động đang được

sử dụng rộng rãi và có những đặc tính rất ưu việt Bởi ăcquy là nguồn cấp điện một chiều cho các thiết bị điện trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày,cung cấp nguồn điện một chiều cho các nơi chưa có nguồn điện lưới như chiếu sáng , tivi, thông tin liên lạc … điều khiển đo lường, cung cấp cho các thiết bị trên giàn khoan ngoài biển … Chính vì vậy việc nghiên cứu, chế tạo ăcquy và nguồn nạp ắc quy là hết sức cần thiết, nó ảnh hưởng rất lớn tới dung lượng và độ bền của ắc quy.

“ Thiết kế nguồn một chiều nạp ắc quy” do thầy giáo Nguyễn Văn Đoài, giảng viên trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội hướng dẫn.

Đồ án của em đã hoàn thành nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

Nguyễn Văn Đoài, cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn và sự nỗ lực của bản thân cùng các bạn trong nhóm Tuy nhiên do kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án của em không thể tránh khỏi sai sót, em mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

NỘI DUNG ĐỒ ÁN GỒM 4 CHƯƠNG

Chương I- Ắc quy và công nghệ nạp ắc quy

I- Giới thiệu tổng quan về ắc quy và công nghệ nạpII- Cách phân loại

III- Cấu tạoIV-Các quá trình hoá họcV- Các đặc tính phóng nạp điện của ác quy VI- Các phương pháp nạp điện

VII- Các bảo quản ác quy

Chương II: Tính chọn phương án

I- Trình bầy các sơ đồ chỉnh lưuII- Nguyên lý hoạt động

III- Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án IV- Đánh giá lựa chọn phương án

Chương III: tính mạch Lực

I - tính chọn van II- tính toán máy biến áp

Chương IV: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển

I- Trình bầy mục đích và yêu cầu II- Nguyên tắc điều khiển

III- Tính toán và lựa chọn các linh kiện cho mạch điều khiển

CHƯƠNG I

ẮC QUY VÀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUY

I- GIỚI THIỆU VỀ ÁC QUY

Ắc quy là loại nguồn điện hoá học, có thể biến điện năng thành hoá năng vàngược lại biến hoá năng thành điện năng Quá trình biến hoá năng thành điện nănggọi là quá trình phóng điện và quá trình biến điện năng thành hoá năng gọi là quátrình nạp điện

Ắc quy là nguồn điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi và làm việc dựatrên hiện tượng điện - hoá học Ắc quy sản xuất ra phải bảo đảm các tính năng vềđiện theo quy định

+ Sức điện động lớn và ít thay đổi khi phóng, nạp điện

+ Ắc quy phải làm việc thuận nghịch, nghĩa là hiệu suất năng lượng gần100%

+ Điện trở trong nhỏ

+ Dung lượng cho một đơn vị trọng lượng và một đơn vị thể tích phải lớn + Tự phóng điện

II- PHÂN LOẠI ẮC QUY

Trong điều kiện hiện nay có rất nhiều loại ắc quy khác nhau được sản xuấttuỳ thuộc vào những điều kiện, yêu cầu cụ thể của từng loại máy móc, dụng cụ, điềukiện làm việc, cũng như những tính năng kinh tế kyc thuật của ắc quy Có thể liệt

kê một số loại sau :

- Ắc quy chì ( hay ắc quy axít)

- Ắc quy kiềm

- Ắc quy không lamen và ắc quy kín

- Ắc quy kẽm - bạc và ắc quy catmi- bạc

Tuy nhiên trên thực tế thì ắc quy axits và ác quy kiềm được sử dụng nhiềuhơn nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay là ắc quy axít; vì so với ắc quy kiềm

nó có một vài đặc tính tốt hơn như : sức điện động của mỗi bản " cặp bản " cực caohơn và có điện trở trong nhỏ Vì vậy trong đồ án này ta chọn loại ắc quy a xít đểnghiên cứu và thiết kế

III- CẤU TẠO CỦA ẮC QUY A XÍT.

1- Vỏ bình

Vỏ thường làm bằng những nguyên liệu cách điện như nhựa, cao su cứng (êbônít) đúc thành hình hộp, được chia thành nhiều ngăn, chịu được khí hậu nóng,lạnh va chạm mạnh và chịu được a xít

Ở đáy của mỗi ngăn có bốn sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trốn giữađáy bình và mặt dưới của khối bản cực, tránh được hiện tượng chập mạch giữa cácbản cực do chất kết tủa rơi xuống đáy bình gây nên

2- Tấm ngăn

Tấm ngăn được ghép giữa các bản cực âm và các bản cực dương để tránhhiện tượng chập mạch giữa các điện cực khác dấu

3- Phân phối bản cực âm

Các bản cực âm ghép song song với nhau tạo thành khối bản cực âm Chấthoạt động của bản cực âm là chì xốp

4- Phân khối bản cực dương

Các bản cực dương cũng được ghép song song nhau tạo thành khối bản cựcdương

Chất hoạt động ở bản cực dương là PbO2 ( bi ô xít chì )

(+)

L¸ c¸ch ®iÖn

CÊu t¹ o b¶n cùc

Để tăng dung lượng và sức điện động của ắc quy, người ta đấu nối nhiều bảncực nối tiếp nhau dương- âm xen kẽ nhau trong một ngăn giữa (+) và (-) cách nhaubằng một lá cách điện.

5- Dung dịch điện phân

Dung dịch điện phân là a xít sun fua ric ( H2SO4 )

Nồng độ dung dịch điện phân a xít sun fua ric P = 1,1 - 1,3g/cm3

Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động của ắcquy

6- Cầu nối

Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn ắc quy này với đầucực dương của ngăn ắc quy tiếp theo

7- Nắp nút: Nắp đậy vỏ bình cũng được làm bằng nhựa hoặc bằng cao su

cứng, nắp có các lỗ để đổ dung dịch vào bình và đầu cực và nút đậy để điện dịchkhỏi đổ ra

IV- QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC TRONG CÁC ẮC QUY A XÍT

Trong ắc quy axít thường xảy ra hai quá trình hoá học thuận nghịch đặctrưng là quá trình nạp và phóng điện

Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử "e" chuyểnđộng từ các bản cực âm đến các bản cực dương, đó là dòng điện nạp In

Khi phóng điện, dưới tác dụng của sức điện động riêng của ắc quy các điện

tử sẽ chuyển động theo hướng ngược lại ( từ (+) đến (-) và tạo thành dòng điệnphóng Ip

Khi ắc quy đã được nạp no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO2 , còn

ở các bản cực âm là chì xốp Pb Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cựcđều trở thành sun phát chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ

Phương trình hoá học xảy ra trong ắc quy a xít:

Trên bản cực dương :

PbO2 + 3H+ HSO4+ 2e = PbSO4+ H2O

Pb(chì xốp nguyên chất)

PbSO4(sun fát chì tinh thể

nhỏ )

Như vậy, khi phóng điện a xít sun fua ric bị hấp thụ để tạo thanh sun phát,còn nước thì bị phân hoá ra , do đó nồng độ của dung dịch giảm đi Khi nạp điện thìngược lại, nhờ hấp thụ nước và tái sinh ra a xít sun fua ric nên nồng độ của dungdịch tăng lên Sự thay đổi nồng độ của dung dịch điện phân khi phóng và nạp làmột trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của ắc quy trong sử dụng

V- CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ẮC QUY A XÍT

Trong phần này ta chỉ nêu một vài đặc tính chủ yêu của ắc quy a xít và đểđơn giản ta chỉ xét đặc tính của một ắc quy đơn:

1- Sức điện động (SĐĐ) của ắc quy :

SĐĐ của ắc quy phụ thuộc chủ yếu vào điện thế trên các cực tức là phụthuộc vào đặc tính lý hoá của vật liệu để làm các bản cực và dung dịch điện phân,không phụ thuộc vào kích thước của các bản cực

SĐĐ của ắc quy phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch điện phân được xácđịnh bằng công thức thực nghiệm sau:

Eo= 0,85 + P( 1- 1 )

Với E0 - SĐĐ tĩnh của ắc quy đơn SĐĐ tĩnh được đo trong trường hợp ắcquy không phóng điện và bằng vôn kế đặc biệt.

P - nồng độ dung dịch điện phân được tính bằng V quy về + 150C

Ngoài ra SĐĐ của ắc quy còn phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch điệnphân Ví dụ khi nhiệt độ thay đổi từ 200C đến 400C thì SĐĐ của ắc quy đơn giảm từ2,12 đến 2,096V

2- Các đặc tính nạp và phóng của ắc quy

a- Phân tích quá trình nạp

Trên hình vẽ (H1) là đặc tính nạp bằng dòng điện không đổi, nồng độ dungdịch khi nạp tăng theo quy luật đường thẳng từ 1,11 g/cm3 đến 1,27g/cm3 ở cuốiquá trình nạp

Sức điện động E0 1,96V ứng với ắc quy coi là phóng hết điện

Khi nạp điện trong lòng các bản cực tạo thành a xít sun fua ric và nồng độcủa dung dịch trong các bản cực trở lên đậm đặc hơn nồng độ dung dịch chung, do

đó Eaq khi nạp lớn E0 một lượng bằng E

Thế hiệu của ắc quy khi nạp :

Raq - điện trở trong của ắc quy

E - Mức chênh lệch sức điện động trong quá trình nạp

Ở cuối quá trình nạp SĐĐ và thế hiệu Un tăng lên khá nhanh cùng với cácbọt khí tạo thành trong ắc quy Khi quá trình nạp kết thúc và chất tác dụng ở các bảncực đã trở lại trạng thái ban đầu, dòng điện In lúc này chỉ còn tác dụng điện phânnước thành ô xi và hiđrô và thoát ra dưới dạng các bọt khí Hiện tượng này đượcgọi là sự "sôi" của ắc quy và đó là dấu hiệu của cuối quá trình nạp

Sự sôi bắt đầu trong ắc quy khi thế hiệu của mỗi ắc quy đơn tăng tới 2,4V rồingay sau đó thế hiệu tăng vọt lên và đến khi đã đạt giá trị tận cùng 2,7V thì ngừngtăng Điểm này thực chất đã là điểm cuối quá trình nạp và có thể kết thúc nạp ở đây,nhưng thường người ta phải tiếp tục nạp khoảng 3 giờ nữa, khi thấy rằng suốt trongthời gian đó thế hiệu và nồng độ dung dịch của ắc quy không thay đổi thì ắc quymới được nạp no

Sau khi ngắt dòng điện nạp, thế hiệu của ắc quy sụt hẳn xuống bằng Eaq vàsau một khoảng "nghỉ" (tức là sau khi đã cân bằng nồng độ dung dịch và đã thoáthết bọt khí) ó giảm đến SĐĐ tĩnh cho ddến giá trị E0= 2,11  2,12V ứng ới ắc quy

đã được nạp no

Như vậy những dấu hiệu biểu thị mốc cuối cùng của quá trình nạp:

Thế hiệu và nồng độ dung dịch của ắc quy nừng tăng và chúng phải khôngthay đổi trong 3 giờ liền

Điện lượng cung cấp cho ắc quy khi nạp Quảng ninh tính bằng :

Qn = In Tn ( 1 - 3)

Tn - là thời gian nạp tính đến điểm cuối quá trình nạp

3- Trong quá trình ắc quy làm việc do tổn thất về nhiệt và cho quá trình phảnứng hoá học không hoàn toàn lại nên khi nạp phải cung cấp cho ắc quy một điệnlượng lớn hơn điện lượng nó có thể sản sinh ra khi phóng điện Ngoài ra, do phảitiêu tốn thêm năng lượng điện cho việc điện phân nước trong 3 giờ liền nên khi nạpđiện lượng cung cấp cho ắc quy cần phải lớn hơn điện dung Q thu được trong quátrình phóng khoảng 10 15% nữa ( đặc trưng bằng phần gạch vuông trên hình vẽ )

b- Quá trình phóng

Trên hình (H2) là sơ đồ phóng và đặc tính phóng của ắc quy a xít quá trìnhphóng cũng được phân tích tương tự như trên, trong đồ án này ta chỉ quan tâm đếnphương pháp nạp điện cho ắc quy vì vậy ở đây ta không cần nêu chi tiết về đặc tínhphóng của ắc quy a xít

VI- CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ĐIỆN CHO ẮC QUY A XÍT.

Để nạp điện cho ắc quy người ta sử dụng hai phương pháp :

- Nạp bằng dòng điện không đổi In = const

- Nạp bằng thế hiệu không đổi Un = const

Ở đây trong đồ án này ta kết hợp cả hai phương pháp trên

Bởi vì khi nạp đòi hỏi tốc độ nhanh do đó ta kết hợp cả hai phương pháptrên

a- Nạp bằng dòng điện không đổi

Theo phương pháp này, dòng điện nạp được giữ nguyên ở một trị số khôngđổi trong suốt thời gian nạp ( nạp một nấc) hoặc trong những trường hợp nạp vộicho phép nạp hai nấc tức là thay đổi cường độ dòng điện nạp một làan

8 4

Vì dòng điện nạp : InUn Raq Eaq (1 - 4)

mà Eaq trong khi nạp tăng dần, nên muốn giữ cho In = const trong quá trìnhnạp thì phải tăng dần Un Để thực hiện được việc này nguồn nạp phải có nhiều nấcđiện thế , nếu không phải mắc thêm một biến trở nối tiếp với ắc quy

Trong trường hợp nạp hai nấc thì nấc thứ nhất kết thúc khi thế hiệu mỗi ắcquy đơn đạt 2,4V (bắt đầu sủi bọt khí trong ắc quy) Sau đó chuyển sang nấc thứ haivới cường độ dòng điện nạp giảm đi và kết thúc quá trình nạp ở cuối nấc này

Theo cách này tất cả các ắc quy không lệ thuộc vào thế hiệu định mức đượcmắc nối tiếp với nhau và cần đảm bảo điều kiện :

Un > 2,7 Naq ( 1 - 5 )

Trong đó: Un - Điện áp nạp

Naq - Số ngăn ắc quy đơn mắc trong mạch nạp

Tất cả các ắc quy phải có điện dung như nhau, nếu không sẽ phải chọn cường

độ dòng điện nạp theo ắc quy có điện dung nhỏ nhất và như vậy ắc quy có điệndung lớn sẽ phải nạp rất lâu

Trong quá trình nạp sức điện động của ắc quy tăng dần, để duy trì dòng điệnnạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R, trị số giới hạn của biến trởđược xác định theo công thức :

* Ưu điểm của phương pháp :

Nạp bằng dòng điện không đổi là phương pháp nạp chủ yếu và tổng hợp nhất, trong đó nạp một nấc là cơ bản, còn nạp hai nấc chỉ áp dụng khi cần rút ngắn thờigian nạp phương pháp này cho phép chọn tuỳ ý cường độ dòng điện nạp cho thíchhợp với từng loại ắc quy Tất cả các ắc quy mới trước khi đem sử dụng nói chungđều phải nạp qua cách này

Phương pháp nạp điện một nấc áp dụng trong trường hợp nạp lẫn lộn cả ắc

* Nhược điểm :

Thời gian nạp kéo dài ( thường 25 đến 50 giờ, riêng ắc quy nạp khô thì ngắnhơn ) và thường xuyên phải theo dõi, điều chỉnh cường độ dòng điện nạp

b- Phương pháp nạp với điện áp không đổi

Theo phương pháp này tất cả các ắc quy được mắc song song với nguồn điệnnạp và đảm bảo thế hiệu của nguồn bằng ( 2,3  2,5)V trên một ắc quy đơn Thếhiệu của nguồn nạp phải được giữ ổn định với độ chính xác đến 3% và được theodõi bằng vôn kée

Dòng điện nạp InUn Raq Eaq (1 - 7) lúc đầu sẽ rất lớn, sau khi Eaq tăng dầnthì In giảm đi khá nhanh Do dòng điện nạp ban đầu rất lớn nên thời gian nạp giảm

đi nhiều Trong khoảng 3 giờ đầu ắc quy đã nhận được 80% điện lượng yêu cầu.Quá trình nạp kết thúc khi dòng nạp rất nhỏ, gần bằng không, còn thế hiệu nạp đạt( 2,3 d4n2,4)V trên một ắc quy đơn, nên quá trình nạp thực ra mới chỉ đến điểm bắtđầu sôi đã kết thúc, do đó không thể nạp no cho ắc quy bằng phương pháp này Nhưvậy phương pháp nạp Un = const không thể thay thế cho phương pháp nạp chủ yếuvới In= const đã nói ở trên mà chỉ có thể coi là phương pháp phụ

* Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp nạp với Un = const có thời gian nạp ngắn hơn và ít tốn công,

vì dòng điện nạp tự động giảm theo thời gian không cần phải theo dõi và điềuchỉnh, thích hợp với việc nạp bổ sung cho các ắc quy đang sử dụng

* Nhược điểm của phương pháp

Không thể cùng lúc nạp cả ắc quy cũ và mới và nạp chữa các ắc quy bị sunfát hoá; cường độ dòng điện nạp ban đầu rất lớn, tuy không làm hỏng ắc quy nhưng

có hại cho tuổi thọ và điện dung của ắc quy và gây quá tải cho thiết bị nạp nếukhông có cơ cấu hạn chế dòng điện

VII- CÁCH BẢO QUẢN ẮC QUY

* Bảo quản thường xuyên

Chăm sóc và sử dụng ắc quy đúng kỹ thuật sẽ nâng cao hiệu suất sử dụng,kéo dài tuổi thọ của ắc quy và đảm bảo an toàn cho người, phương tiện sử dụng

Luôn đảm bảo đủ mức dung dịch điện phân, khi thiếu phải bổ sung bằngnước cất cho đủ

Bôi mỡ vào các đầu bọc ắc quy để chống gỉ, thường xuyên lau chùi sạch sẽ,

bề mặt ắc quy phải luôn luôn khô để tránh hiện tượng phóng điện trên bề mặt ắcquy

Kiểm tra các nút và không làm bẹp lỗ thông hơi

* Bảo quản trong kho

- Kho chứa ắc quy phải thoáng, nhiệt độ trung bình phải nhỏ hơn 350C

- Kho không để ắc quy chung, ắc quy a xít để riêng, ắc quy kiềm để riêng

- Nền nhà phải dải nhựa đường và bố trí gọn gàng để tiện vận chuyển ra vàotrong kho

- Trước khi cất ắc quy phải nạp quá lượng, lau sạch sẽ các nút và vỏ bình

- Trong thời gian bảo quản mỗi tháng phải nạp một lần và phải đầy với cất

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ẮC QUY

Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu

- Chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ

- Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ

- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha

- Chỉnh lưu điều khiển ba pha

- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng

- Chỉnh lưu 6 pha dùng điện kháng cân bằng

1- Chỉnh lưu điều khiển một pha, nửa chu kỳ

Khi id = 0  = 

 = theo định nghĩa về giá trị trung bình của hàm số

Ta có : Ud = Rid

Ud =

2

2

2

id

 2

Ud =



2.2

T1,3

T2,4

ii

sin2.22

R

Ud d

a - Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng

idU

b- Hoạt động của sơ đồ

Khi  = 1 cho xung điều khiển mở T1 Trong khoảng 1, 2 T1 và D2 chodòng chảy qua Khi U2 bắt đầu đổi dấu, D1 mở ngay, T1 tự nhiên khoá lại dòng Id

= Id chuyển từ T1 sang D1

Khi D1 và D2 cùng cho dòng chảy qua Ud = 0

Khi  = 3=  +  cho xung mở T2, dòng tải id = Id chảy qua D1 và T2 đi

ốt D2 bị khoá lại

Trong sơ đồ này, góc dẫn của tiristor và đi ốt không bằng nhau

Góc dẫn của đi ốt là :  D =  +  , còn góc dẫn của tisristor

Giá trị trung bình của dòng tải :

Id =

R Ud

Giá trị dòng trung bình qua van :



2/)(

Id d I d

Uim = 2.U2

Công suất máy biến áp :

Sba = 1,93Pd

4- Chỉnh lưu điều khiển 3 pha

Sơ đồ 3 pha hình tia

T3 c

b T2

a T1

Id L R

It R

Đối với sơ đồ có 1 máy biến áp 3 pha, 6 tiristor

- Mạch lực đơn giản, đảm bảo kinh tế

- Cùng một rải điều chỉnh thì cầu 1 pha không đối xứng điều chỉnh chính xáchơn

Những ưu điểm đó đủ đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật và thiết kế ngoài ra nócòn có ưu điểm kinh tế

Từ đó ta đi đến chọn phương dùng sơ đồ mạch chỉnh lưu cần 1 pha khôngđối xứng

Số liệu: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động

Cho 100 bình ắc quy, mỗi bình 12V mắc song song

Đầu vào 220V , F = 50Hz

Ra : Ud = 120V

Id = 40A

IA = 10% dung saiMáy biến áp công suất cỡ KVA thuộc loại máy biến áp nhỏ, sụt điện áp trênđiện trở lớn khoảng 4%, sụt áp trên điện kháng ít hơn khoảng 1,5% Điện áp sụttrên hai van khoảng 2V

Ta có Udo = Ud +  Ud

Với  Ud = UR+ UL + Ud = 0,04 Ud + 0,015Ud+ 2V = 0,055UD + 2v

Udo= Ud + 0,055Ud + 2VUdo= 1,055 Ud + 2vUdo = 1,055 120 + 2V

Udo= 128 (v)Giá trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp để có phạm vi điềuchỉnh khi đầu vào dao động, ta chọn  = 300

Giá trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi pha sơ cấp biến áp :

I1 = K.I2 = 0,72 36,5 = 26,2 (A)

Chọn van :

Hệ số dự trữ về điện áp : Ku = 1,6

Hệ số dự trữ về dòng điện : Ki = 1,2

Phải chọn van chịu được điện áp ngược : 1,6 226 = 361 (V)

Phải chọn van chịu được dòng điện : 1,2 80 = 96 (A)

* Chọn 2 thyristor : 1  100 do Liên Xô sản xuất :

- Dòng trung bình : Itb = 100A

- Điện áp ngược cực đại : Uim = 400 V

- Tổn thất điện áp :  U = 1,1 (V)

- Thời gian khoá : toff = 90 Ms

- Giá trị điện áp điều khiển : ug = 8 (v)

di/dt = 20A/sdu/dt = 100v/s

Chọn mạch từ chữ E và chữ I ghép lại, tiết diện trụ được theo công thức

kinh nghiệm Q = K

f c

S

(cm2)Trong đó : K = 4  5 nếu là máy biến áp dầu

K = 5  6 - nếu là máy biến áp khôS- Công suất biểu kiến của máy biến áp KVA ; VA

C - Số trụ

f - Tần số nguồn điện xoay chiều

Ta sử dụng máy biến áp khô, lấy K = 5 có

Q = 5

50.3

5840 = 31 (cm2)

Chọn lõi thép có tiết diện 31 cm2 làm bằng vật liệu sắt từ dày 0,6mm, lá thépdập hình chữ ứ và chữ I ghép lại Tuỳ thuộc vào việc chọn lá thép mà có kíchthước lõi

Số vòng/vôn được tính theo công thức: